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鹵化物固態電解質（SSE）由于其高離子電導率和與正極材料的理想相容性而受到了極大的關注。然而，鹵化物的還原電位仍然>0.6 V（相對于Li/Li⁺），此外，還原穩定性也是需要解決的挑戰之一。盡管Li₃YBr₆ (LYB) 溴化物具有高鋰離子電導率（>10^-3 S cm^-1），但相比于氟化物，其電化學窗口較窄。

在此，加拿大西安大略大學孫學良教授以及有研集團王建濤、余金秋博士等人采用氟摻雜策略，通過鋰對稱電池的循環研究了摻氟溴化物和鋰金屬之間的界面穩定性。作者報告了一種新的金屬鹵化物電解質—Li₃YBr_5.7F_0.3，不僅具有高離子電導率（1.8×10^-3 S cm^-1），而且可以直接與鋰金屬負極配合使用。

由于在鍍鋰、脫鋰過程中富氟組分的原位形成導致界面的高穩定性，以Li₃YBr_5.7F_0.3作為電解質的Li對稱電池可以在0.75 mA cm^-2下表現出超過1000小時的高穩定性，其容量為0.75 mAh cm^-2。

圖1. Li₃YBr_5.7F_0.3新型電解質的表征

XPS結果表明，在電池循環過程中原位形成富含氟化物的界面層，從而實現對還原的抑制，導致較高的循環穩定性。

此外，直接以鋰金屬為負極、LiCoO₂（LCO）為正極的全固態電池在室溫下表現出較高的循環穩定性。這項研究提出的氟摻雜改性為實現金屬鋰在全固態鋰電池中的應用提供了新的可行性。

圖2. Li//Li₃YBr_5.7F_0.3//LCO@LIC全固態電池的電化學性能

Superionic Fluorinated Halide Solid Electrolytes for Highly Stable Li-Metal in All-Solid-State Li Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101915

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孫學良/有研集團AEM: 超離子氟化的鹵化物固態電解質以穩定鋰金屬負極

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孫學良/有研集團AEM: 超離子氟化的鹵化物固態電解質以穩定鋰金屬負極

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